Wie Funktioniert Der Delta Iv Heavy?

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Sie ist größer, stärker, effizienter und präziser: die delta iv heavy ist wohl die größte rakete, die bisher gebaut wurde. Es kann 13 tonnen satellitennutzlast in die vorgesehene umlaufbahn bringen, um treibstoff zu sparen, und das ist erst der anfang.

Was machen Raketen? Nun, als wir Kinder waren, waren sie eine großartige Möglichkeit, die Spielsachen eines Geschwisters in den Garten eines Nachbarn zu schießen oder Ihre Lieblings-Action-Figur in den Weltraum zu schicken. Es gibt jedoch große Unterschiede zwischen den zwei Meter langen Modellraketen, die Sie in der Schule auf dem Fußballplatz gestartet haben, und den Raketen in Wolkenkratzergröße, die heute zur Unterstützung des Weltraumprogramms sowie der Kommunikation, Wissenschaft und der nationalen Sicherheit beitragen. Während der allgemeine Zweck derselbe ist und hauptsächlich vom Boden in den Himmel steigt, sind moderne Raketen unglaublich mächtig und komplex.

Raketen müssen in der Lage sein, sich und ihre Ladungen, die zusammen bis zu 800 Tonnen wiegen können, zu heben und Hunderte oder sogar Tausende von Kilometern über die Erde zu fliegen. Moderne Raketen sind im Wesentlichen die Schiffe und Lastwagen des Weltraums, unsere wichtigsten Transportmittel zu den Sternen. In diesem Artikel betrachten wir das neueste Mitglied der etablierten Delta-Raketenfamilie von Boeing, die Delta IV-Heavy-Rakete, und sehen, wie sie den heutigen Herausforderungen der Raketen begegnet.

Was macht eine große Rakete aus?

Wie funktioniert der Delta IV Heavy?: Stufe

Also wenn Raketen ein Mittel sind Transport, was transportieren sie gerade? Vorwiegend die Ladung einer Rakete (oder Nutzlast) ist ein Satellit (siehe Funktionsweise von Satelliten). Da sie nicht die Mittel haben, sich selbst zu starten, Satelliten Verwenden Sie Raketen, um den Boden zu verlassen und die richtige Höhe über der Erde zu erreichen.

Wie funktioniert der Delta IV Heavy?: heavy

Satelliten müssen auch in die richtige Umlaufbahn über der Erde gelangen. Eine Umlaufbahn ist ein kreisförmiger Pfad, dem der Satellit folgt, wenn er sich um die Erde dreht, genau wie die Erde und die anderen Planeten unseres Sonnensystems die Sonne umkreisen. Verschiedene Umlaufbahnen umkreisen die Erde in unterschiedlichen Höhen und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Die Funktionen eines Satelliten bestimmen, welcher Umlaufbahn er folgen muss. Raketen heben beide einen Satelliten an richtige höhe und legen Sie es in die richtige Umlaufbahn.

Raketen müssen jedoch mehr als nur ein Transportmittel sein. Satelliten sind großartige Werkzeuge. Sie haben die Kommunikation revolutioniert und uns mehr über unseren Planeten und das Universum, in dem wir leben, gezeigt, als wir es ohne sie jemals hätten entdecken können. Das einzige, was Satelliten nicht sind, ist billig. All diese spezialisierten Komponenten und ihre hochkomplexe Software, ganz zu schweigen von den riesigen Kraftstoffmengen, die für den Start erforderlich sind, bedeuten große Investitionen in Zeit und Geld. Dadurch werden Raketeningenieure unter Druck gesetzt, Raketen zu entwickeln, die größere und schwerere Fracht in einem einzigen Flug liefern können, und dies bei geringeren Kosten sowie höherer Zuverlässigkeit und Genauigkeit. Es ist viel billiger, mit einer Rakete zwei oder mehr Satelliten in den Orbit zu bringen. Eine weitere Herausforderung besteht darin, einen Satelliten genau an einen bestimmten Ort im Weltraum zu bringen, an dem er seinen Orbit am effizientesten erreichen kann. Satelliten sind so konstruiert, dass sie präzise an einem genauen Ort funktionieren. Wenn sie zu weit vom optimalen Standort entfernt sind, müssen die Triebwerke des Satelliten wertvollen Kraftstoff aufbringen, um den Unterschied auszugleichen. Die Rakete muss zuverlässig genug sein, um ihre Ladung genau dorthin zu bringen, wo sie benötigt wird.

Lassen Sie uns nun die Delta IV-Raketenfamilie näher betrachten.

Ein bisschen Raketenhintergrund

Einfache Raketentriebwerke gibt es schon seit Jahrhunderten. Ursprünglich in China erfunden, wurden sie vor kurzem als verwendet Militär- Geräte, hauptsächlich zur Abgabe von Bomben. Weitere Informationen zu deren Historie und grundlegenden Funktionen finden Sie unter Funktionsweise von Rocket Engines.

Weltraumraketensind jedoch eine moderne Entwicklung. Am 4. Oktober 1957 stellte eine Sowjetunion-Rakete den ersten künstlichen Satelliten, genannt Sputnik 1in die Umlaufbahn. Dies war sowohl eine große technologische Errungenschaft für die UdSSR als auch ein Weckruf für die Vereinigten Staaten. Die Vereinigten Staaten haben als Reaktion darauf die erste der USA geschaffen Delta-Raketen. Das von Douglas Aircraft gebaute Design basiert auf der ursprünglich für die US-Luftwaffe entwickelten Thor-Raketenabwehrrakete. NASA führte den ersten erfolgreichen Start von Delta durch und schickte den Satelliten Echo 1A am 12. August 1960 in den Orbit.

Seitdem wurde das Programm ständig weiterentwickelt und weiterentwickelt, wobei jede neue Version neue Technologien in die bekannte Technologie integriert und die Raketenfamilien Delta II, Delta III und Delta IV produziert.

Delta IV-Familie

Delta IV-Familie

Delta IV-Familie

Derzeit hat die Delta IV-Familie drei Hauptkonfigurationen oder -stile:

  • Mittlere Kapazität
  • Medium-Plus-Kapazität (mit Versionen 4.2, 5.2 und 5.4)
  • Schwere Kapazität

Jede Konfiguration hat eine erste Stufe (die unteren zwei Drittel der Rakete) mit Treibstofftanks und Hauptmaschinen und a zweite Etage (das obere Drittel der Rakete), in dem sich der Sekundärmotor und die Kraftstofftanks zusammen mit der Nutzlast und verschiedener Elektronik befinden. Die erste Stufe der mittleren Kapazität besteht aus einem einzigen Common Booster Core (CBC), der von einem RS-68-Motor angetrieben wird. Seine zweite Stufe wird von einem RL10B-2-Motor angetrieben und umfasst verschiedene Manövrier- und Höhensteuerungselektronik, wie die im Delta II verwendete Redundant Inertial Flight Control Assembly (RIFCA) sowie Kraftstoff- und Oxidationsbehälter.

Das Medium-Plus Kapazität Es verfügt über die gleichen Komponenten der ersten Stufe wie die Medium-Kapazität, umfasst aber auch zwei oder vier solide Raketen-Epoxidmotoren zum Aufschnallen (1,5 m) mit einem Durchmesser von 1,5 m (60 Zoll).Alle Medium-Plus-Versionen verwenden den RL10B-2-Motor für die zweite Stufe. Die Versionen 5.2 und 5.4 verfügen jedoch über Kraftstofftanks mit größerem Durchmesser und längere Oxidationstanks als die Versionen Medium und Medium-Plus 4.2.

Wie funktioniert der Delta IV Heavy?: heavy

Delta IV Schwere Version

Das Schwer Kapazität sieht aus wie eine Rakete auf Steroiden. Es hat nicht nur den üblichen Booster-Kern, sondern auch zwei zusätzliche Strap-On-Booster.

Wie funktioniert der Delta IV Heavy?: Stufe

Jeder der drei Booster enthält einen eigenen RS-68-Motor. Die Heavy-Kapazität umfasst in ihrer zweiten Stufe einen Kraftstofftank mit einem Durchmesser von 5 Metern und 5 Meter Durchmesser mit Zubehör für die Aufnahme von Nutzlast.

Delta IV schwere Rakete

Wie funktioniert der Delta IV Heavy?: Stufe

Nun, da Sie die Grundstruktur der Delta-IV-Raketenfamilie kennen, wollen wir sehen, wie all die verschiedenen Komponenten zusammenarbeiten, um die Heavy-Kapazität vom Boden in den Himmel zu bringen. Wie bereits erwähnt, hat die Rakete zwei Stufen. Die erste Stufe hat ein Ziel: die Rakete vom Boden abheben.

Wie funktioniert der Delta IV Heavy?: rakete

Das vordere Ende des gemeinsamen Booster-Kerns des Delta IV Heavy

Der untere Abschnitt jedes Common Booster Core (CBC) enthält eine RS-68-Motor. Der mittlere Abschnitt enthält die Treibstofftanksin diesem Fall flüssiger Wasserstoff und flüssiger Sauerstoff. Für die zwei Strap-On-Booster ist das alles. Sie dienen ausschließlich dazu, den zusätzlichen Treibstoff und die Motoren bereitzustellen, die erforderlich sind, um schwerere Nutzlasten in den Orbit zu bringen.

Neu in der Delta IV-Familie ist der RS-68 30 Prozent effizienter als die Flüssig-Sauerstoff / Kerosin-Motoren, die er ersetzt. Es hat weniger Teile, ist dadurch zuverlässiger und kostengünstiger und produziert umweltfreundlich Dampf als das einzige Nebenprodukt. Es erzeugt auch einen Schub von 650.000 Pfund (2.891 kN) beim Abheben. Die Delta IV Heavy-Rakete ist in der Lage, die drei Verstärkerkerne zu kombinieren 50.800 Pfund (23.040 kg) in den erdnahen Orbit. Sein engster Bruder, der Delta IV Medium-Plus (Version 5.4), kann 11.475 kg auf dieselbe Bahn heben. (Informationen zu Satellitenbahnen finden Sie unter Funktionsweise von Satelliten.)

Der Wettbewerb

Wie stapelt sich der Delta IV Heavy auf andere Superraketen?

  • Boeing Delta IV Heavy Höhe: 72 m (236,2 ft) Nutzlast: 12.757 kg (28.124 lbs) zum geosynchronen Transferorbit [ref]
  • Arianespace Ariane 5 ECA Höhe: 56 m (183,7 ft) Nutzlast: 10.000 kg zum geosynchronen Transferorbit [ref]
  • Lockheed Martin Atlas V 551 Höhe: 32 m (105,0 ft) hoch Nutzlast: 8.670 kg (19.114 lbs) zur geosynchronen Transferbahn [ref]

Delta IV Heavy in Aktion

Wie funktioniert der Delta IV Heavy?: heavy

Ein Start beginnt mit der Zündung der drei RS-68-Hauptmotoren und dem Start. Innerhalb weniger Minuten ist der Strap-On-CBCs werden abgeworfen (von der Hauptrakete abgeworfen), haben ihren Treibstoff aufgebraucht und haben ihren Zweck erfüllt, die Rakete vom Boden zu bringen. Danach die Hauptzentralmotor (der an der zentralen CBC angebrachte) ist abgeschaltet, und die unteren zwei Drittel der Haupt-CBC, bestehend aus dem Hauptmotor, den unteren Kraftstofftanks und der Zwischenstufe, die die erste Stufe mit der zweiten Stufe verbindet, werden ebenfalls abgeworfen. Was bleibt, ist das zweite Etagebestehend hauptsächlich aus Kraftstofftanks, RL10B-2-Motor, Leitelektronik und Nutzlast, die alle in einem Schutzkegel namens a eingeschlossen sind Verkleidung.

Verglichen mit der ersten Stufe ist die zweite Stufe wie eine Ballerina, die auf den Schultern eines Linebackers sitzt. Es hat zwar nicht die gewaltige Kraft der drei Booster-Motoren, aber es hat die Stärke, das Gleichgewicht und die Präzision, um die heikle Aufgabe zu bewältigen, einen Satelliten in eine nachhaltige und korrekte Umlaufbahn zu bringen. Sobald die Komponenten der ersten Stufe weggefallen sind, startet die zweite Stufe ihren Motor und wirft den Motor ab Schutzverkleidung. Als nächstes folgt die Motorabschaltung der zweiten Stufe (SECO) -1, wo der RL10B-2-Motor abgestellt ist und die zweite Stufe mit ihren Triebwerken durch eine Küstenperiode fährt. Während der gesamten zweiten Stufe werden Avionik- und Lageregelungssysteme eine Anleitung geben. Die Redundante Inertial Flight Control Assembly sorgt dafür, dass die Rakete die Rakete einsetzt Nutzlasten in die richtige Umlaufbahn.

Für den Erstflug am 21. Dezember 2004 enthielt Delta IV Heavy drei Satelliten, den primären DemoSat und zwei von Studenten gebaute Hilfssatelliten, die zusammen als NanoSat-2 bezeichnet werden. Während der Küstenperiode des ersten Fluges wurden die NanoSat-2-Satelliten aktiviert und freigegeben.

Zwei Motoren starten und abschalten (SECO-2, SECO-3) folgte die Freigabe von NanoSat-2. Diese ermöglichten der zweiten Stufe, Energie zu sparen.

Wie funktioniert der Delta IV Heavy?: heavy

Da der Delta IV Heavy so effizient ist, verfügt er über den nötigen Treibstoff, um ihn in nahezu jede Höhe und Orbit bringen zu können. Da die Triebwerke der zweiten Stufe den größten Teil der Positionierung übernehmen und in der Lage sind, ihre Nutzlasten mit hoher Genauigkeit in den Orbit zu bringen, verbrauchen Satelliten viel weniger Energie und können diesen zusätzlichen Kraftstoff verwenden, um ihre eigenen Funktionen länger zu betreiben. Wenn die zweite Stufe die erforderliche Umlaufbahn erreicht hat, wird die DemoSat Die Nutzlast, die jetzt in der Lage ist, ihre eigene Umlaufbahn aufrechtzuerhalten, wurde aktiviert und von ihrem Träger getrennt.

Die schwere Zukunft des Delta IV

21. Dezember 2004

21. Dezember 2004

Am 21. Dezember 2004 startete das jüngste Mitglied der Delta-IV-Familie von der Luftwaffenstation Cape Canaveral in Florida zum Jungfernflug. Fast sechs Stunden später hatte die Rakete ihre Nutzlast abgegeben und die Mission abgeschlossen. Leider konnte die Rakete den richtigen Orbit nicht erreichen. Als die Wissenschaftler die Daten untersuchten, stellten sie fest, dass die Verbrennung im ersten Stadium nicht so lang war, wie sie es erwartet hatte. Mit so viel neuer und verbesserter Technologie verursachte es jedoch, dass nur ein einziges Problem falsch war, ein relativ geringer Fehler auf dem Radarschirm.Der erste Testflug der Delta IV Heavy-Rakete erfüllte alle wichtigen Testziele und wurde als Erfolg gewertet.

Boeing plant bereits Pläne zur Verbesserung der Delta IV Heavy-Raketen und zur Schaffung der nächsten Generation von Deltas. Einige der Werksänderungen sind Modifikationen an der RS-68-Hauptmaschine, die Hinzufügung von GEMs zu den drei CBCs sowie Verbesserungen der Kraftstoffdichte und der Kraftstoffwege.

Weitere Informationen zur Delta-Raketenfamilie, zum Delta IV Heavy und zu verwandten Themen finden Sie auf den Links auf der nächsten Seite.


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